Микрокомпьютер ev3 что это

Обновлено: 24.01.2025

Микрокомпьютер EV3 EV3 является мозговым центром робота. Он содержит основной процессор, который запускает программы и контролирует другие электронные части. Основные функции: Воспроизводит звуки и изображения, имеет встроенные свето диоды с возможностью управления; Возможность программирования и регистрации данных непосредственно на микрокомпьютере EV3; Встроенный Bluetooth контроллер; Поддержка Wi-Fi.

Микрокомпьютер EV3 Данный программируемый микрокомпьютер является сердцем и мозгом роботов LEGO® MINDSTORMS® Education EV3. Микрокомпьютер включает в себя: шестикнопочный интерфейс управления с функцией изменения подсветки для индикации режима работы микрокомпьютера; монохромный дисплей с высоким разрешением; встроенный спикер; порт USB; слот для чтения карт памяти формата mini SD; 4 порта ввода и 4 порта вывода. Микрокомпьютер также поддерживает связь с компьютером через USB, Bluetooth и Wi-Fi, а также имеет программируемый интерфейс, позволяющий осуществлять программирование и регистрацию данных непосредственно на модуле. Он совместим с мобильными устройствами и использует для питания батарейки АА или аккумулятор постоянного тока EV3.

Технические спецификации и особенности Процессор ARM 9 с частотой 300 МГц. Операционная система на базе Linux. Четыре порта ввода для сбора данных со скоростью опроса до 1 кГц. Четыре порта вывода данных для исполнения команд. Встроенная память, включающая 16 МБ флеш-памяти и 64 МБ оперативной памяти. Слот для чтения карт памяти формата Mini SDHC с поддержкой чтения карт объемом до 32 ГБ. Шестикнопочный интерфейс управления с функцией изменения подсветки (3 цвета) для индикации режима работы микрокомпьютера. Монохромный дисплей с разрешением 178 x 128 пикселей позволит осуществлять детальный просмотр графиков и чтение данных с датчиков. Высококачественный встроенный динамик. Программирование и регистрация данных на микрокомпьютере с возможностью загрузки в ПО EV3. Поддержка связи с компьютерами через встроенный порт USB или подключаемые приемники WiFi или Bluetooth. Режим USB 2.0 хостинга, позволяющий соединять микрокомпьютеры в последовательную цепь. Поддержка WiFi и поддержка подключения USB флеш-карт. Питание от 6 батарей типа АА или от аккумуляторной батареи постоянного тока EV3 емкостью 2050 мАч.

EV3: Батареи Для того, чтобы начать работу и включить EV3 необходимо его подключить к источнику питания. EV3 может функционировать от 2-ух типов источников питания: А. 6 аккумуляторных батареек типа АА. Б. С помощью Шнура Блока Питания и Аккумуляторной Батареи. Вы можете выбрать тип зарядки в зависимости от вашего набора ЛЕГО или предпочтения.

Установка батарей типа АА Вам понадобится: А. 6 перезаряжаемых батареек типа АА. Также вы можете использовать обычные алкалиновые батареи типа АА. Б. Зарядник для батареек. В среднем полное время зарядки составляет 3-5 часов. Управление расходует много энергии, поэтому необходимо иметь специальные перезаряжаемые батарейки, чтобы их можно было перезаряжать при необходимости с помощью зарядника.

Меры предосторожности (!) Никогда не используйте вместе батареи разных типов (в том числе не смешивайте старые и новые). Вынимайте батареи из модуля EV3, когда он не используется. Ни в коем случае не используйте поврежденные батареи. Полностью разряженные батарейки стразу извлекайте из EV3. Заряжайте аккумулятор под наблюдением взрослых. Никогда не пытайтесь зарядить батарейки обычного типа. Шнур блока питания и батарея должны находиться в таком месте, где через них никто не зацепится и где они не намокнут.

Извлечение аккумуляторной батареи Переворачиваем EV3. Снимаем аккумуляторную батарею с помощью нажатия на 2 пластиковые лапки на задней боковой стороне модуля EV3. Убираем аккумуляторную батарею в сторону. Если в модуле EV3 установлены батарейки, извлекаем их.

Установка батарей (продолжение) Перед установкой батареек, убедитесь, что ваши батарейки имеют заряд. 4. Берем 6 батарей типа AA. 5. Вставляем батарейки в ячейки. Плюс к «+» и Минус к «–» 6. Оставляем заднею часть EV3 открытой. EV3 готов к пользованию!

Способы экономии энергии Вынимайте батареи на время, когда они не используются. Храните каждый комплект батарей в отдельном контейнере, чтобы их можно было использовать вместе. Уменьшите громкость. Настройте параметры спящего режима. Выключайте Bluetooth и Wi-Fi, когда они не используются. Избегайте бесполезного износа моторов.

Аккумуляторная батарея EV3 Аккумуляторная батарея EV3 — это удобная и экономичная альтернатива использованию батареек типа АА. Ее можно перезарядить, не вынимая из модели, тем самым вы избавляетесь от необходимости разбирать и собирать робота, чтобы заменить батарейки.

Примечание (!) Если вы используете батарею впервые или если батарея полностью разряжена, выполните зарядку батареи вставленной в модуль EV3 в течение минимум 20 минут. Рекомендуется, чтобы перед первым использованием аккумуляторная батарея была полностью заряжена. Батареи типа АА — хороший выбор в том случае, если нужно, чтобы ваш робот был немного потяжелее.

Подключение зарядного устройства Извлеките аккумуляторную батарею. Подключите Шнур Блока Питания к порту Аккумуляторной Батареи. Подключаем зарядное устройство к розетке.

Зарядка Аккумуляторная батарея (АБ) имеет 2 типа индикатора: А. Красный индикатор означает что АБ заряжается. Б. Зеленый индикатор означает, что АБ подключено к питанию. При включении незаряженной батареи в розетку загорается красный световой индикатор. Когда зарядка будет завершена, красный индикатор погаснет и загорится зеленый индикатор.

Зарядка (Продолжение) Процесс перезарядки обычно занимает 3-4 часа. Если вы используете модуль EV3 во время зарядки батареи, то зарядка будет длиться дольше. После того, как АБ полностью зарядился его можно вставить обратно в EV3. Для этого, вставьте аккумуляторную батарею в слоты, и установите батарею до щелчка.

Зарядка Также можно заряжать АБ не извлекая ее из EV3. Если ваш робот собран, то необходимо оставлять доступ к порту для шнура зарядного устройства.

Включение модуля EV3 Для включения EV3 нажмите на Центральную (ОК) кнопку (по середине). После нажатия кнопки загорится красный индикатор статуса модуля и отобразится окно запуска. Подождите пока EV загрузится. Это займет около 20 секунд. Когда индикатор станет зеленым, ваш модуль EV3 включен и готов к работе!

Экран Экран показывает, что происходит внутри модуля EV3, и позволяет использовать интерфейс модуля. Также он позволяет добавлять текст и числовые или графические ответы в вашу программу или эксперименты. Включите EV3.

Несмешной и баянистый анекдот, но нельзя просто так взять и начать эту публикацию не с него – он в лучшем виде отображает суть того, о чём пойдёт речь далее. Впрочем, из заголовка вы и так поняли, о чём речь.

Осторожно! Публикация может вызвать непреодолимое желание завести сына.

Урок истории

Компания LEGO (название произошло от датской фразы «leg godt», «Играй с удовольствием») не нуждается в представлении – она была основана в далёком 1932 году, хотя первые знакомые всем пластиковые кубики появились значительно позже, в 1947. Примечательно, что кубики LEGO, выпускаемые в те годы, полностью совместимы с теми, что выпускаются сейчас.

История создания компании, выпущенная компанией Pixar к 80-летнему юбилею LEGO:

Сейчас компания производит около 20 миллиардов деталек в год, то есть более 630 штук в секунду. В текущем модельном ряду более 600 различных конструкторов и так уж получилось, что серия Mindstorms является своего рода вершиной технической мысли, самым-самым навороченным конструктором. Если вкратце, то она позволяет делать вполне себе полноценных роботов.

Как гласит википедия, серия LEGO Mindstorms была впервые представлена в 1998 году. Через 8 лет (в 2006) на свет появился набор LEGO Mindstorms NXT 1.0, а уже в 2009 — набор LEGO Mindstorms NXT 2.0. Сегодня речь пойдёт о LEGO Mindstorms EV3 – последнем (третьем) поколении ~~терминатора~~ конструктора, который был представлен почти год назад, 4 января 2013 года (в продаже появился только спустя полгода).

Отличия EV3 от NXT 2.0

В принципе, главная идея осталась прежней – серия предназначена для сборки программируемых роботов. Поэтому первым встаёт вопрос, а что же поменялось с момента выхода предыдущего конструктора и стоит ли покупать новый? Основное отличие заключается в обновленных датчиках/моторах и, самое главное, в интеллектуальном блоке EV3 (EV означает EVolution):

EV3	NXT
Дисплей	Монохромный LCD, 178x128	Монохромный LCD, 100x64
Процессор	300 МГц Texas Instruments Sitara AM1808 (ARM9)	48 МГц Atmel AT91SAM7S256 (ARM7TDMI)
Память	64 Мб RAM 16 Мб Flash Слот microSDHC (до 32 Гб)	64 Кб RAM 256 Кб Flash
USB-хост	Есть	Нет
Wi-Fi	Опционально, через USB-донгл	Нет
Bluetooth	Есть	Есть
Поддержка Apple-устройств	Есть	Нет

Как видите, разница довольно существенна – было бы странным, если бы за 4 года поменяли только разрешение экрана и набор наклеек.

Ещё одно отличие заключается в том, что серия NXT продавалась в нескольких версиях (в разные годы) и представляла собой разные наборы, базовые и ресурсные. У нового EV3 с этим попроще – пока он продаётся в основном варианте – 31313 (601 деталь), из которого можно наделать кучу всего. Но при желании можно докупить базовый набор 45544 (541 деталь) с дополнительными сенсорами и детальками (использовать детали от обычных конструкторов также никто не мешает). Кстати, обратите внимание на пятизначные артикулы – на такую нумерацию компания перешла в 2013 году.

Что касается совместимости, то тут было проделано всё возможное. Все NXT-сенсоры и моторы совместимы с EV3 и распознаются как NXT. EV3-сенсоры не работают с NXT, но EV3-моторы вроде как совместимы. NXT-кирпичик может быть запрограммирован софтом от EV3, но некоторые функции могут быть недоступны, а вот запрограммировать EV3-кирпичик NXT-софтом без сторонних решений не получится.

Внутри коробки

Ещё когда я сам был маленький и ездил с родителями в центральный Детский Мир (когда он ещё был), на Лубянку – уже тогда я не мог оторвать глаз от коробок с LEGO. Тогда не было ни Гиктаймс, ни даже Хабра, но с тех пор коробки остались всё такими же яркими и сочными, даже во взрослом возрасте активируют процесс слюновыделения ) В этом плане другим производителям есть чему поучиться.

Часть коробки, на самом деле, представляет собой (если её разрезать) трассу с различными цветовыми зонами, которую можно использовать для роботов с сенсорами цвета.

Все детальки аккуратно разложены по пакетикам, в комплекте – инструкция и набор наклеек. Давайте вкратце пройдёмся по тому, что положили в комплект.

Сам EV3, он же интеллектуальный блок, он же сердце системы, он же «кирпичик» или «кубик». Служит центром управления и энергетической станцией для вашего робота и имеет следующие функциональные элементы:

– Многофункциональный монохромный дисплей с разрешением 178х128
– Шестикнопочный интерфейс управления с функцией изменения подсветки (3 цвета) для индикации режима работы
– 4 порта ввода (1, 2, 3, 4) для подключения датчиков
– 4 порта вывода (A, B, C, D) для выполнения команд
– 1 разъём miniUSB для подключения EV3 к компьютеру
– 1 порт USB–хост (для соединения нескольких EV3 в одну цепь, например)
– 1 слот для карт памяти формата microSD (до 32Гб) – для увеличения объёма доступной памяти EV3
– Встроенный динамик

Кубик EV3 также поддерживает Bluetooth, WiFi (через USB-адаптер NETGEAR WNA1100 Wireless-N 150), для связи с компьютерами имеет программный интерфейс, позволяющий создавать программы и настраивать регистрации данных непосредственно на микрокомпьютере EV3.

» Большой EV3-сервомотор (2 штуки). Cоздан для работы с микрокомпьютером EV3 и имеет встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 градуса. Используя этот датчик, мотор может соединяться другими моторами, позволяя роботу двигаться с постоянной скоростью. Кроме того, датчик вращения может использоваться и при проведении различных экспериментов для точного считывания данных о расстоянии и скорости.

– Встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 град
– Максимальные обороты до 160-170 об/мин
– Максимальный крутящий момент в 40 Нсм
– Автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

» Средний EV3-сервомотор. Идеален для задач, когда скорость и быстрота отклика, а также размер робота важнее его грузоподъёмности.

– Встроенный датчик вращения с точностью измерений до 1 градуса
– Максимальные обороты до 240-250 об/мин
– Максимальный крутящий момент в 12 Нсм
– Автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

» Датчик цвета (EV3). Способен определить 8 различных цветов, хотя также может использоваться как датчик освещённости.

– Измеряет отраженный красный свет и внешнее рассеянное освещение, от полной темноты до яркого солнечного света
– Фиксирует и определяет 8 цветов
– Частота опроса до 1 кГц
– Автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

» Датчик касания (EV3). Позволяет роботу реагировать на касания, распознает три ситуации: прикосновение, щелчок и освобождение. Также способен определить количество нажатий, как одиночных, так и множественных.

» Цифровой ИК-датчик (EV3). Для определения приближения робота. Также способен улавливать ИК-сигналы от ИК-маяка, позволяя создавать дистанционно управляемых роботов, навигационные системы для преодоления препятствий.

– Измерения приближения/удаления в радиусе 50-70 см
– Радиус улавливания ИК-сигналов до 2 метров
– До 4 индивидуальных каналов приёма сигнала
– Получение удаленных ИК-команд управления
– Автоматическая идентификация программным обеспечением EV3

» Удалённый инфракрасный маяк. Разработан для использования с ИК-датчиком EV3. Маяк излучает ИК-сигнал, улавливаемый датчиком – может использоваться в качестве пульта дистанционного управления микрокомпьютера EV3, передавая сигналы на ИК-датчик.

– До 4 индивидуальных каналов передачи сигнала (переключатель прямо на корпусе)
– Имеет кнопку и тумблер для включения/выключения
– При работе ИК-маяка горит зелёный светодиод
– Автоматическое отключение при простое более 1 часа
– Радиус действия до 2 метров

В отдельном пакетике смотаны провода для подключения датчиков и моторов к кубику, а также USB-шнур для подключения кубика к компьютеру.

Стоит отметить два важных момента. Во-первых, существуют другие датчики Lego, такие как:

» Гироскопический датчик (EV3). Цифровой гироскопический датчик EV3 позволяет измерять движение вращения робота, а также улавливать изменения в его движении и положении. Режим измерения углов с точностью до ± 3 градуса; встроенный гироскоп улавливает вращения с моментом до 440 град/с; частота опроса до 1 кГц.

» Ультразвуковой датчик (EV3). Генерирует звуковые волны и фиксируюет их отражения от объектов, тем самым измеряя расстояние до объектов. Также может использоваться в режиме сонара, испуская одиночные волны. Может улавливать звуковые волны, которые будут являться триггерами для запуска программ. Измеряет расстояния в пределах от 1 до 250 см, а точность измерений составляет ± 1 см.

А во-вторых, поддерживаются сенсоры и прочие аксессуары от сторонних производителей, таких как HiTechnic и Mindsensors – они предлагают всевозможные джойстики, инфракрасные датчики расстояний, магнитные датчики, компасы, гироскопы, акселерометры, таймеры, мультиплексоры, шаровые опоры, и т.д. Так что, если задаться вопросом, можно найти много всего интересного.

В общем, как вы уже поняли, LEGO – это для реальных пацанов!

Первая модель

В комплекте с конструктором идёт бумажная инструкция, по которой можно собрать одну-единственную модель – некое подобие гусеничной самоходной машины.

Сначала я удивился, ведь даже в самых простых наборах (серии типа LEGO Creator) всегда идёт несколько инструкций, а тут вдруг бумаги пожалели или места в коробке не нашли. Оказалось… что только на официальном сайте из набора деталей предлагается собрать 17 разных роботов! Поэтому 17 инструкций в коробке были бы действительно лишними (и для логистики, и для лесов природы). Вот названия роботов: EV3RSTORM, GRIPP3R, R3PTAR, SPIK3R, and TRACK3R. ROBODOZ3R, BANNER PRINT3R, EV3MEG, BOBB3, MR-B3AM, RAC3 TRUCK, KRAZ3, EV3D4, EL3CTRIC GUITAR, DINOR3X, WACK3M, и EV3GAME – инструкции для них придётся качать из инета, равно как и софт для подключения EV3 к компьютеру.

Инструкция наиподробнейшая, накосячить сложно. Сын сказал , что детали в пакетиках расфасованы не очень удачно – на первой же странице может потребоваться вскрыть 3 разных пакета, но это тоже мелочи.

Кубик EV3 необходимо запитать, для чего можно использовать аккумулятор (нет в комплекте) или 6 пальчиковых батареек. Забегая вперёд – ещё 2 батарейки (но уже мизинчиковых) понадобятся для питания ИК-маяка (он же пульт ДУ).

Первую модель ребёнок (7 лет) собрал примерно минут за 30.

Процесс оказался не таким увлекательным, как, например, сборка моделей LEGO Technics – в инструкции предлагается собрать далеко не самого интересного робота: в нём лишь крупные детали, среди которых были практически все датчики и двигатели – видимо, чтобы продемонстрировать работу каждого из них.

Но вот результат превзошёл все детские ожидания – впервые он собрал модель, которая могла двигаться сама: вперёд-назад, поворот, разворот на месте, крутила щупальцами…

Запуск осуществляется с кубика EV3, для чего следует нажать пару кнопок на лицевой панели. Некоторые действия можно запрограммировать прямо на кубике: выбрать количество итераций, настроить подачу звукового сигнала и так далее – в одной статье всего не рассказать, курите мануалы.

Программировать через компьютер собранную выше модель не пришлось. Тем не менее, возможность такая есть, при этом на разных уровнях хардкорности.

Ребёнку проще всего будет начать с предлагаемого производителем софта, который есть как под Windows, так и под OS X. Во втором случае дистрибутив весит 666 Мб, а установленное приложение займёт гигабайт. Оно называется LEGO Mindstorms EV3 Home Edition и разработано совместно с небезызвестной компанией LabView. На сайте LEGO довольно много обучающих программированию материалов.

Сразу после запуска перед нами возникает интерактивный «гараж» из роботов, которых можно собрать из набора:

Выбираем понравившегося и начинаем собирать: перед нами появится интерактивная инструкция по сборке, видеоролики, а также подборка различных миссий, которые можно выполнить с собранным роботом. Вот почему дистрибутив весил так много.

Не вижу смысла описывать всё в деталях: вы быстрее скачаете приложение сами и увидите, что там есть и на каком уровне. Разве что упомяну один из недостатков, который мне больше всего запомнился: не самый дружелюбный (особенно для детей) интерфейс – от приложения попахивает каким–то банк-клиентом.

Нельзя ещё раз не отметить, что кубиком EV3 можно управлять со смартфона на операционных системах Android или iOS, для чего есть отдельные приложения.

Если всего этого оказалось мало, можете повысить градус хардкора. Для кубика EV3 существуют различные прошивки, которые позволяют расширить его возможности, скорость работы и т.д. Вот, например, альтернативная прошивка leJOS EV3 – прошивка с jvm, позволяющая программировать EV3 на языке Java. Хотите на другом языке? Окей, гугл – в вашем распоряжении почти 60 вариантов на выбор: ASM/C/C++/Perl/Python/Ruby/VB/Haskell/Lisp/Matlab/LabVIEW и многое-многое другое.

Более подробно об этом я рассказывать не буду по нескольким причинам: во-первых, программист из меня полный false (все надежды на сына), во-вторых, пока мы успели собрать только одну модель (и на выходных возьмёмся за вторую), а в-третьих – вы уже и так оформили заказ на этот конструктор и скоро сами всё узнаете ;) Ну а если серьёзно, то статья и так уже огромная – вот лучше две ссылочки изучите: раз и два.

Ну и ещё большой плюс – это LEGO-сообщества, которых полно по всему миру. Можете быть уверены, что на любом из этапов экспериментов с роботами вы всегда сможете найти единомышленников и тех, кто сможет помочь с решением проблемы. Помимо дружелюбных сообществ, на просторах сети выложено огромное множество различных инструкций, моделей, исходников, видеороликов и обучающих материалов. Всё это означает одно: с Mindstorms вы не соскучитесь.

В данной статье речь пойдет о новой версии конструктора - LEGO Mindstorms Education EV3. Но прежде чем рассказывать о нововведениях EV3, давайте познакомимся с серией конструкторов LEGO Mindstorms поближе.

LEGO Mindstorms – робототехнический конструктор для ребят в возрасте от 10 лет. В качестве строительных блоков для робота используются детали LEGO Techniс – многие ребята уже знакомы с ними по конструкторам «Технология и физика», «Пневматика», «Возобновляемые источники энергии». Но построить каркас робота недостаточно: надо «научить» его получать информацию из окружающей среды и реагировать на нее. Для этого используются специальные устройства – сенсоры: они позволяют определять цвет, освещенность, расстояние до ближайших предметов и многое другое. Реагировать на «раздражители» робот может с помощью моторов – либо уехать куда-нибудь, либо что-нибудь сделать – например, укусить обидчика за палец. А «мозгом» робота является специальный программируемый блок, к которому и подключаются все моторы и датчики.

Перейдем к составу набора LEGO Mindstorms EV3. Вот что входит в образовательную версию набора:

1 программируемый блок

3 мотора:

2 больших мотора
1 средний мотор

2 датчика касания
1 датчик цвета
1 ультразвуковой датчик расстояния
1 гироскоп

Датчики и моторы

Рассмотрим, что же изменилось в EV3 по сравнению со старой версией NXT.

В наборе будет 3 мотора, но один из них будет отличаться как по размерам так и по техническим характеристикам.

Датчик звука был заменен на гироскоп. Остальные типы датчиков остались прежними.

Еще одной особенностью является авто-определение датчиков и моторов при их подключении к блоку – о данной особенности я расскажу в разделе, описывающем новую среду программирования EV3.

Характеристики датчиков и моторов представлены ниже.

Датчик касания

Датчик касания EV3 очень похож на датчик предыдущей версии. Он определяет, когда кнопка нажата или отпущена, также он может подсчитывать одиночные или многократные нажатия.

Датчик цвета

Датчик цвета EV3 различает 7 цветов и может определить отсутствие цвета. Как и в прошлой версии он может работать как датчик освещенности.

Измеряет отраженный красный свет и окружающее освещение
Способен определять различия между белым и черным или цветами: синим, зеленым, желтым, красным, белым и коричневым
Частота работы: 1 кГц

Гироскопический датчик EV3 измеряет вращательное движение робота и изменение его положения.

Может использоваться для определения текущего направления вращения
Точность: +/- 3 градуса на 90 градусов оборота (в режиме измерения наклона)
Может определить максимум 440 градусов/c (в режиме гироскопа)
Частота работы: 1 кГц

Ультразвуковой датчик расстояния

К основной функции ультразвукового датчика EV3 добавилась еще одна - он также может "слушать" ультразвуковые колебания, испускаемые другими датчиками ультразвука.

Может измерять расстояние в диапазоне 3 - 250 см.
Точность измерений : +/- 1 см
Дискретность результата измерений: 0.1 см.
Может быть использован для поиска других активных ультразвуковых датчиков (режим прослушивания)
Красная LED подсветка вокруг "глаз"

Большой мотор

Большой сервомотор EV3 очень похож на предыдущую версию мотора NXT, однако корпус мотора стал чуть больше (виртуально он теперь занимает 14x7x5 отверстий против бывших 14x6x5). Также были изменены места крепления моторов и их тип.

Максимальные обороты - 160- 170 об/мин.
Заданный крутящий момент - 40 Н/см
Реальный крутящий момент - 20 Н/см.
Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус

Средний мотор

Средний сервомотор EV3 основан на Power Function моторе аналогичного размера. Дополнительное место потребовали только датчик угла поворота и порт для подключения. Этот мотор отлично подойдет для работы под низкими нагрузками и высокими скоростями.

Максимальные обороты - 240- 250 об/мин.
Заданный крутящий момент - 12 Н/см
Реальный крутящий момент - 8 Н/см.
Встроенный датчик угла поворота (энкодер) мотора с точностью 1 градус

NXT датчики, моторы и кабели совместимы с EV3, таким образом все ранее построенные роботы могут управляться новым блоком.

Программируемый блок EV3

Серьезные изменения произошли и с микрокомпьютером EV3. По сравнению с NXT, EV3 блок имеет более быстрый процессор, больше памяти. Прошивка блока EV3 базируется на свободно распространяемой ОС Linux, что дает возможность создавать свои прошивки для блока. Подключить робота к компьютеру теперь возможно не только через USB и Bluetooth, но и по Wi-Fi. Между собой роботы также могут «общаться» по USB, Bluetooth и Wi-Fi.

Ниже представлена сравнительная таблица характеристик NXT и EV3:

С EV3 в комплекте поставляется новая графическая среда разработки на базе LabView, похожая на NXT-G. Работать она будет, как и NXT-G, на ОС Windows и Mac.

Среда разработки EV3 была значительно улучшена. Теперь все материалы для робота: программы для робота, документацию, результаты экспериментов, фото и видео - можно хранить в проекте. Был также добавлен инструмент zoom, который позволяет масштабировать программу, чтобы, например, увидеть всю программу целиком. Стоит отметить, что NXT блок можно программировать с помощью новой среды EV3, однако старый блок поддерживает не все особенности нового языка программирования.

Перечислим основные нововведения среды программирования EV3:

Тесная интеграция среды программирования с блоком:

Добавлена специальная страница с подключенным оборудованием. Она позволяет отслеживать статус EV3 блока и получать значения с датчиков в реальном времени.
Датчики и моторы распознаются при подключении автоматически, благодаря функции auto-id. Это позволяет не указывать, что к такому-то порту подключен такой-то датчик или мотор.

В процессе работы программы подсвечивается выполняемый блок. Это позволяет точно понимать поведение программы.
На программном блоке загорается специальный символ, если к данному порту подключен другой датчик или мотор.
Добавлена возможность просматривать значения, передаваемые через каналы данных (data wires).

Сцепление блоков друг с другом позволило отказаться от "балки исполнения", на которой располагались блоки в среде NXT-G.
У блоков нет такого понятия, как панель настройки, - поведение теперь настраивается непосредственно на блоке, что привело к увеличению их размера. Программу теперь намного легче читать – сразу видно как настроены датчики и моторы.
Появились блоки "ждать изменения", которые позволяют реагировать на факт изменения значения, а не на изменение до определенного значения как в NXT-G.
Улучшения в передачи данных от блока к блоку позволяют упростить преобразование типов (теперь не нужно вручную преобразовывать, например, число в строку).
Добавлена возможность работы с массивами.
Стал возможен досрочный выход из цикла.

Кроме нового языка программирования появились программы под Android и iPhone\iPad для управления роботом. Также на базе программы Autodesk Invertor Publisher создана программа для создания и просмотра пошаговых 3D инструкций. В этой программе можно масштабировать и вращать модель на каждом этапе сборки, что позволяет строить более сложных роботов по инструкциям.

В образовательный набор включены инструкции для сборки 5 роботов:

Color Sorter
Классическая задача по сортировке предметов (в данном случае - Lego деталей) по цвету.

Gyro Boy
Робот-сигвей, использующий гироскоп для балансировки.

Puppy
Робот-собачка, которую можно гладить, кормить. Спать и справлять нужду она также умеет :) Напоминает тамагочи.

Робо-рука
Позволяет перемещать предметы.

Для EV3 набора был подготовлен ресурсный набор LEGO MINDSTORMS Education EV3, позволяющий собирать другие модели, используя новые детали.

Известная во всем мире компания LEGO занимается не только созданием разноцветных кирпичиков и человечков, но и производит детали для настоящих программируемых роботов. Это направление развивается в компании с 1998 г. В 2013 г. вышла их последняя версия LEGO Mindstorms EV3 – третье поколение робо-конструктора.

Виды робо-конструкторов EV3

В настоящее время существует 3 версии конструктора Mindstorms Lego EV3:

домашняя (31313);
базовая, или обучающая (45544);
ресурсная (45560), которая расширяет возможности базового набора.

Между наборами есть некоторые отличия по комплектующим. Используя каждый из них, можно собрать более 15 основных моделей киборгов.

Конструктор 31313 (домашняя версия) выпускается в большой синей коробке и включает в себя детали для создания следующих роботов:

Помимо вышеперечисленных вариантов, каждый новоявленный робототехник, получив соответствующие навыки, может собрать другие модели собственного изобретения из тех же деталей.

Управлять полученными роботами можно с помощью мобильных устройств – смартфона или планшета – или же пультом ДУ.

Образовательная версия комплекта выпускается в пластиковом контейнере. Она позволяет также создать 5 базовых роботов, которые к тому же будут более совершенными.

Роботы обучающей версии обладают большей автономностью. В набор дополнительно входят датчик касания, гироскопический и ультразвуковой датчики.

Основным отличием от домашней версии является отсутствие возможности ее приобретения в розничных магазинах, т.к. она предназначена для специализированных образовательных учреждений.

Благодаря образовательному набору LEGO Mindstorms EV3 можно создать такие модели:

Робот-щенок – выглядит как подобие собаки. Позволяет имитировать кормление, задирает лапку, имеет соответствующее звуковое сопровождение. Реагирует на прикосновения, умеет садиться и вставать. На экране-мордочке отражаются глаза, которые могут моргать и превращаться в сердечки.
Гироскутер (Gyro Boy).
Сортировщик деталей по цвету.
Рука-робот.
Робот-транспортировщик (грузчик).

Ресурсный набор выпускается в таком же контейнере, как и базовый. В своем составе он имеет детали механики, которые позволяют собрать еще 5 различных машин:

Танк.
Робот Znap – гусеничный ход, глаза, устрашающие челюсти и подобие ушей делают эту модель похожей на невиданную зверушку. Лего-робот реагирует на прикосновения и движения, правда, несколько агрессивным образом – шипит и пытается укусить.
Вездеход.
Слон.
Фабрика спиннеров.

С участием лего-ботов проводят соревнования по робототехнике.

Назначение конструкторов

Конструктор LEGO Mindstorms EV3 имеет возрастные ограничения «10+». Это обусловлено сложностью работы с набором.

Ребенку придется не только собрать из деталей целого робота, но и запрограммировать его с помощью специального программного обеспечения. Последнее бесплатно можно скачать с официального сайта LEGO.

Благодаря Mindstorms EV3 его пользователь учится конструированию и программированию, осваивает основы робототехники, ведь из деталей возможно собрать не только предложенные модели, но и придумать собственного робота, а также написать для него индивидуальную программу (для этого создано бесплатное приложение EV3 ProgrammerApp). Особенно полезна в этом отношении базовая (образовательная) версия конструктора.

Домашняя версия подойдет детям младшего возраста, для которых собранный ими робот в первую очередь будет игрушкой, которой можно управлять с помощью пульта ДУ.

Для тех же, кто хочет заниматься робототехникой на более высоком уровне, выгодным приобретением станет базовая версия конструктора (Mindstorms Education).

Из деталей Lego EV3 можно собрать множество различных ботов, например, робота-кубера, который способен собрать кубик Рубика всего за 1-1,5 минуты.

Что входит в набор

Все наборы из «Лего Майндстормс ЕВ3» имеют отличающиеся комплектации.

В каждую обязательно входит микроконтроллер EV3, 1-2 датчика касания, севомоторы, USB-кабель и кабели для соединения, а также мелкие детали (оси, шарниры, колеса, штифты и т. д.).

Детали, которые отличаются в комплектациях, перечислены в таблице.

HOME	EDUCATION (базовый)
Инфракрасный маяк (пульт ДУ)	Контейнер для хранения деталей
Инфракрасный датчик-приемник (одновременно и датчик расстояния)	УЗ-датчик расстояния, гироскопический датчик, дополнительный датчик касания
Готовые гусеницы	Сборные гусеницы
Понадобится 6 батареек АА + 2 батарейки ААА	Батарея-аккумулятор (зарядное устройство приобретается отдельно)
Всего 601 деталь	Всего 541 деталь

Основная деталь любого из комплектов – микрокомпьютер EV3, своеобразный «головной мозг» робота. Представляет собой прямоугольный корпус с 6 кнопками с подсветкой, который имеет 4 разъема для подключения датчиков, дисплей 178х128, слот для карты памяти miniSD, USB-порт 2.0 тип А, Bluetooth, динамик, Wi-Fi.

Lego Mindstorms EV3 используют в большинстве кружков по робототехнике и программированию.

Каждый из датчиков, входящих в комплект конструктора, имеет свои особенности и функции:

Инструкции по сборке роботов EV3

В каждой коробке конструктора есть только 1 инструкция по сборке. Множество других схем можно найти на официальном сайте LEGO, база которого постоянно пополняется.

Читайте также: